JPH05180299A - Actuator - Google Patents
ActuatorInfo
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- JPH05180299A JPH05180299A JP91692A JP91692A JPH05180299A JP H05180299 A JPH05180299 A JP H05180299A JP 91692 A JP91692 A JP 91692A JP 91692 A JP91692 A JP 91692A JP H05180299 A JPH05180299 A JP H05180299A
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- Japan
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- nut
- ball screw
- shaft
- ball
- brake
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- Pending
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
- F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
- F16H25/20—Screw mechanisms
- F16H2025/2062—Arrangements for driving the actuator
- F16H2025/2096—Arrangements for driving the actuator using endless flexible members
Landscapes
- Manipulator (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、工作機械，スカラー
型ロボットその他の産業機械装置用として好適に利用で
きるアクチュエータ、特に、１軸でスライドと回転との
２自由度を有アクチュエータに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an actuator suitable for use in machine tools, scalar type robots, and other industrial machine devices, and more particularly to an actuator having two degrees of freedom, one axis being slide and one rotation.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来のこの種のアクチュエータとして
は、例えば特開昭６１−３８８９２号公報に示されるも
のがある。このものは、中空モータ軸を有するモータが
ハウジング内面に固定され、その中空モータ軸に一本の
駆動軸が遊貫されている。その駆動軸の外周面には、後
部にボールねじ溝が前部にボールスプライン溝が、それ
ぞれに形成されていて、後部のボールねじ溝部にはボー
ルねじナットが、また前部のボールスプライン溝部には
ボールスプラインナットがおのおの嵌合されると共に、
各ナットは同一のハウジングにサポートベアリングを介
して回転自在に支持されている。そしてボールねじナッ
トの方は、中空モータ軸の後端に一体回転するように連
結されている。一方、ボールスプラインナットはボール
ねじナットに対してモータを挟んで反対側に配設されて
いるが、モータとの間に電磁クラッチとブレーキとから
なる駆動変換装置が介装されている。そのクラッチのロ
ータは中空モータ軸の前端に固定されており、またブレ
ーキはボールスプラインナットの方に固定されている。
クラッチとブレーキの各電磁コイルは、一方がオンのと
き他方はオフとなるように制御されており、クラッチが
オン，ブレーキがオフの状態でモータを回転させると中
空モータ軸の回転がクラッチのロータの回転を介してボ
ールスプラインナットに伝達される。このときブレーキ
オフのためボールスプラインナットが回転し、これによ
り駆動軸が回転する。2. Description of the Related Art As a conventional actuator of this type, there is, for example, one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 61-38892. In this structure, a motor having a hollow motor shaft is fixed to the inner surface of the housing, and one drive shaft is loosely inserted into the hollow motor shaft. On the outer peripheral surface of the drive shaft, a ball screw groove is formed in the rear part and a ball spline groove is formed in the front part.A ball screw nut is formed in the ball screw groove part in the rear part, and a ball spline groove part is formed in the front part. With each ball spline nut fitted,
Each nut is rotatably supported in the same housing via a support bearing. The ball screw nut is connected to the rear end of the hollow motor shaft so as to rotate integrally therewith. On the other hand, the ball spline nut is arranged on the opposite side of the ball screw nut across the motor, but a drive conversion device including an electromagnetic clutch and a brake is interposed between the ball spline nut and the motor. The clutch rotor is fixed to the front end of the hollow motor shaft, and the brake is fixed to the ball spline nut.
The electromagnetic coils of the clutch and the brake are controlled so that when one is on, the other is off. When the motor is rotated with the clutch on and the brake off, the hollow motor shaft rotates to rotate the clutch rotor. Is transmitted to the ball spline nut through the rotation of. At this time, the ball spline nut rotates due to brake off, which causes the drive shaft to rotate.
【０００３】これに対して、クラッチがオフ，ブレーキ
がオンの状態でモータを回転させると、中空モータ軸の
回転はクラッチのロータには伝達されず、ボールスプラ
インナットはブレーキで回転を阻止され、したがって中
空軸の回転はボールねじナットの方にのみ伝達され、こ
れにより駆動軸が軸方向に直進運動する。このように、
ボールねじナットとボールスプラインナットとの回転を
制御することで、駆動軸をスライドと回転との２自由度
で操作することができる。On the other hand, when the motor is rotated with the clutch off and the brake on, the rotation of the hollow motor shaft is not transmitted to the clutch rotor, and the ball spline nut is blocked by the brake. Therefore, the rotation of the hollow shaft is transmitted only to the ball screw nut, which causes the drive shaft to move linearly in the axial direction. in this way,
By controlling the rotation of the ball screw nut and the ball spline nut, the drive shaft can be operated with two degrees of freedom, that is, slide and rotation.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のアクチュエータは、ハウジング内にボールねじナッ
トとモータとクラッチとブレーキとボールスプラインナ
ットとが、１本の駆動軸に沿い一列に配列された構造の
ために、アクチュエータの全長が長くなり過ぎ、取扱い
にくいという問題点があった。また、モータの故障時や
仕様変更時にモータを取り外すことが必要になるが、そ
の場合、直列に配列した全部品をハウジングから取り出
し、かつ多数のボールを介して駆動軸に嵌合されている
各ナットを駆動軸から取り外さねばならず、モータの交
換または変更は容易ではないという問題点があった。However, the above-mentioned conventional actuator has a structure in which the ball screw nut, the motor, the clutch, the brake, and the ball spline nut are arranged in a row along one drive shaft in the housing. Therefore, there is a problem that the total length of the actuator becomes too long and it is difficult to handle. In addition, it is necessary to remove the motor when the motor breaks down or when the specifications are changed. In that case, all the parts arranged in series are taken out from the housing, and each of them is fitted to the drive shaft through many balls. The nut has to be removed from the drive shaft, and it is not easy to replace or change the motor.
【０００５】さらに、電磁クラッチとブレーキを備えた
駆動変換装置は、外部からの衝撃荷重等ですべりを生じ
やすく、また繰り返しオン・オフされることで微妙なず
れが累積し、ボールねじナットとボールスプラインナッ
トとの間で回転の位相ずれを生じる可能性が高く、これ
を放置すれば駆動軸の位置精度が劣化するという問題点
があった。Further, the drive conversion device equipped with an electromagnetic clutch and a brake is liable to cause a slip due to an impact load from the outside, etc., and when it is repeatedly turned on and off, a slight deviation is accumulated, and a ball screw nut and a ball There is a high possibility that a rotation phase difference will occur between the spline nut and the spline nut, and if left unattended, the drive shaft position accuracy will deteriorate.
【０００６】そこでこの発明は、上記従来の問題点に着
目してなされたもので、ボールねじナットとボールスプ
ラインナットとを嵌合した駆動軸とモータとを並列に配
設することにより、アクチュエータ本体部分が長くなり
過ぎず、また各ナットを駆動軸から取り外すことなくモ
ータの交換ができて取扱易く、かつ衝撃荷重および累積
誤差等に対しても高い位置精度が保証されるアクチュエ
ータを提供することを目的としている。Therefore, the present invention has been made by paying attention to the above-mentioned conventional problems, and the actuator main body is provided by arranging the drive shaft, in which the ball screw nut and the ball spline nut are fitted, and the motor in parallel. It is an object of the present invention to provide an actuator that does not become too long, allows motors to be replaced without removing each nut from the drive shaft, makes it easy to handle, and guarantees high positional accuracy against impact loads and accumulated errors. Has a purpose.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するこ
の発明は、ボールねじ溝とボールスプライン溝とを有す
る駆動軸にボールねじナットとボールスプラインナット
とがボールを介して螺着され、それら両ナットは、ベア
リング部の転動体の転動を介して回転可能にハウジング
に支持されるとともに駆動モータに連結されている、ス
ライドと回転の２自由度を有するアクチュエータに係
り、前記駆動モータを前記駆動軸と並列に配設するとと
もに、前記ボールねじナットは前記駆動モータの出力軸
に直結したプーリにベルトを介して連結し、前記ボール
スプラインナットは前記駆動モータの出力軸にクラッチ
とブレーキを介して連結した回転伝達軸のプーリにベル
トを介して連結し、ボールねじナット側の減速比とボー
ルスプラインナット側の減速比とを同一に設定するとと
もに、前記ボールねじナットとボールスプラインナット
の回転を検出する回転位置検出器をいずれか一方のナッ
トまたは前記回転伝達軸に取付けたことを特徴とする。According to the present invention for achieving the above object, a ball screw nut and a ball spline nut are screwed through a ball to a drive shaft having a ball screw groove and a ball spline groove. The both nuts are related to an actuator having two degrees of freedom of slide and rotation, which is rotatably supported by a housing through a rolling motion of a rolling element of a bearing portion and connected to a drive motor. The ball screw nut is arranged in parallel with the drive shaft and is connected to a pulley directly connected to the output shaft of the drive motor via a belt, and the ball spline nut is connected to the output shaft of the drive motor via a clutch and a brake. Connected via a belt to the pulley of the rotation transmission shaft that has been connected, the reduction ratio on the ball screw nut side and the ball spline nut And it sets the reduction ratio in the same, characterized in that attached to the ball screw nut and the rotational position detector either nut or the rotation transmission shaft for detecting the rotation of the ball spline nut.
【０００８】[0008]
【作用】駆動モータを駆動軸と並列に配置し、駆動モー
タ出力を各ナットにベルト伝動させる構造であるから、
長さが短縮されると共に、駆動軸からいずれのナットも
取り外すことなく、モータの着脱ができる。クラッチオ
フ、ブレーキオンの状態でモータを駆動すると、回転伝
達軸は非回転のためボールスプラインナットが非回転の
状態でボールねじナットのみ回転駆動されて、駆動軸が
軸方向にスラドする。また、クラッチオン、ブレーキオ
フの状態でモータを駆動すると回転伝達軸も回転駆動さ
れるから、両ナットが共に回転して駆動軸が回転駆動さ
れる。ボールねじナット側の減速比とボールスプライン
ナット側の減速比とが同一に設定してあるから、両ナッ
トは同期回転する。しかし、外部からの衝撃荷重等を受
けると、クラッチとブレーキとからなるトルク伝達機構
のためにすべりを発生して各ナットの位相ずれを生じる
可能性がある。また、繰り返しのオン・オフで微妙な位
置ずれが累積される可能性がある。Since the drive motor is arranged in parallel with the drive shaft and the output of the drive motor is transmitted to each nut by the belt,
The length is shortened, and the motor can be attached and detached without removing any nuts from the drive shaft. When the motor is driven with the clutch off and the brake on, the rotation transmission shaft does not rotate, so only the ball screw nut is rotationally driven with the ball spline nut in the non-rotation state, and the drive shaft slides in the axial direction. Further, when the motor is driven with the clutch on and the brake off, the rotation transmission shaft is also driven, so that both nuts rotate together and the drive shaft rotates. Since the reduction ratio on the ball screw nut side and the reduction ratio on the ball spline nut side are set to be the same, both nuts rotate synchronously. However, when an impact load or the like from the outside is received, slippage may occur due to the torque transmission mechanism including the clutch and the brake, and the phase shift of each nut may occur. Further, there is a possibility that a slight positional deviation may be accumulated by repeatedly turning on and off.
【０００９】そこで、ボールねじナットとボールスプラ
インナットの回転の位相差を回転位置検出器で検出して
各ナットの位相ずれを補正することにして、衝撃荷重等
に対しても高い位置精度を保証する。Therefore, the rotational phase detector detects the phase difference between the rotation of the ball screw nut and the ball spline nut and corrects the phase shift of each nut, thereby ensuring high positional accuracy even against impact loads. To do.
【００１０】[0010]
【実施例】以下、この発明の一実施例を図面を参照して
説明する。図１ないし図３は、この発明の一実施例であ
る。図中、２は駆動軸としてのボールねじ軸であり、こ
のボールねじ軸２には、ゴシックアーチ溝からなる螺旋
状のボールねじ溝３と共に軸方向に直線状のボールスプ
ライン溝４が軸全長にわたり形成されていて、ボールね
じナット５とボールスプラインナット６とがそれぞれ装
着されている。ボールねじナット５は、ゴシックアーチ
溝からなるボールねじ溝３に対応するゴシックアーチ形
状の図示されないボールねじ溝を内周面に有しており、
そのナットのボールねじ溝と前記ボールねじ軸２のボー
ルねじ溝３との間に図示されない多数のボールが転動自
在に介装されている。またボールねじナット５には、図
示しないがそれらのボールの循環路が形成されており、
ボールはボールねじ軸２とボールねじナット５との相対
回転と共にねじ溝内を転動しつつ螺旋状に移動し、ねじ
溝を１回半ないし３回半回ってからナット内の戻し通路
を経て元の位置に戻り、循環を繰り返す公知の構造にな
っている。上記ボールねじナット５は、支持ベアリング
７を介してボールねじナットのハウジング５Ａに回転自
在に支持されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 3 show an embodiment of the present invention. In the figure, 2 is a ball screw shaft as a drive shaft. The ball screw shaft 2 is provided with a spiral ball screw groove 3 made of a Gothic arch groove and a ball spline groove 4 linear in the axial direction over the entire length of the shaft. Formed, and a ball screw nut 5 and a ball spline nut 6 are mounted respectively. The ball screw nut 5 has a Gothic arch-shaped ball screw groove (not shown) corresponding to the ball screw groove 3 formed of a Gothic arch groove on the inner peripheral surface,
A large number of balls (not shown) are rotatably interposed between the ball screw groove of the nut and the ball screw groove 3 of the ball screw shaft 2. Although not shown, the ball screw nut 5 has a circulation path for these balls.
The ball moves spirally while rolling in the screw groove as the ball screw shaft 2 and the ball screw nut 5 rotate relative to each other, and goes through the screw groove once and a half to three and a half times and then through the return passage in the nut. It has a known structure that returns to the original position and repeats circulation. The ball screw nut 5 is rotatably supported by a housing 5A of the ball screw nut via a support bearing 7.
【００１１】一方、ボールスプラインナット６は、ボー
ルねじ軸２に沿って直線的に延びるボールスプライン溝
４に対応する図示されないボールスプライン溝を内周面
に有しており、そのナットのボールスプライン溝と前記
ボールねじ軸２のボールスプライン溝４との間に図示さ
れない多数のボールが転動自在に介装されている。ま
た、ボールスプラインナット６には、図示しないがそれ
らのボールの循環路が形成されており、ボールはボール
ねじ軸２とボールスプラインナット６との相対的な直線
移動と共にねじ溝内を転動しつつ直線方向に移動し、ナ
ット端部に至ってナット内の戻し通路に入りＵターンし
て元の位置にもどり循環を繰り返す構造である。上記ボ
ールスプラインナット６は、やはり支持ベアリング８を
介してボールスプラインナットのハウジング６Ａに回転
自在に支持されている。On the other hand, the ball spline nut 6 has a ball spline groove (not shown) corresponding to the ball spline groove 4 linearly extending along the ball screw shaft 2 on its inner peripheral surface, and the ball spline groove of the nut is formed. A large number of balls (not shown) are rotatably interposed between and the ball spline groove 4 of the ball screw shaft 2. Although not shown, the ball spline nut 6 is formed with a circulation path for these balls, and the balls roll in the screw groove together with the relative linear movement between the ball screw shaft 2 and the ball spline nut 6. While moving in a linear direction, it reaches the end of the nut, enters the return passage in the nut, makes a U-turn, returns to the original position, and repeats circulation. The ball spline nut 6 is also rotatably supported by the housing 6A of the ball spline nut via the support bearing 8.
【００１２】ボールねじナット５の前端部（図１で左端
部）には、ハウジング５Ａから張り出してプーリ１１が
取付けられている。同じくボールスプラインナット６の
前端部にも、ハウジング６Ａから張り出してプーリ１２
が取付けられている。ボールねじナットのハウジング５
Ａとプーリ１１及びボールスプラインナットのハウジン
グ６Ａとプーリ１２とは、共通のケーシング１３の下部
に収納されており、そのケーシング１３の上部のスペー
ス内には、駆動切換機構１５が配設されている。A pulley 11 is attached to the front end portion (left end portion in FIG. 1) of the ball screw nut 5 so as to project from the housing 5A. Similarly, at the front end portion of the ball spline nut 6 as well, the pulley 12 is extended from the housing 6A.
Is installed. Ball screw nut housing 5
A, the pulley 11, the housing 6A for the ball spline nut, and the pulley 12 are housed in a lower portion of a common casing 13, and a drive switching mechanism 15 is arranged in a space above the casing 13. ..
【００１３】その駆動切換機構１５は、ケーシング１３
にベアリング１６，１７を介して回転自在に支承される
とともにボールねじ軸２に平行に配設された回転伝達軸
１８を有すると共に、この回転伝達軸１８に装着された
一方のプーリ２０、電磁ブレーキ（以下ブレーキとい
う）２１、電磁クラッチ（以下クラッチという）２２
と、このクラッチ２２のロータ２３に一体回転可能に結
合された他方のプーリ２４を備えている。前記一方のプ
ーリ２０はキー２５を介して回転伝達軸１８に固定され
ており、ボールスプラインナット６に取付けられている
プーリ１２とタイミングベルト２６で連結されている。
ブレーキ２１のブレーキ輪２７は回転伝達軸１８に嵌合
固定され、そのブレーキ輪２７と離接されるブレーキ片
２８及びその駆動用のブレーキコイル２９はケーシング
１３に取付けられている。また、クラッチコイル３０で
駆動されるクラッチ駆動板３１はキー３２を介して回転
伝達軸１８に一体回転可能に取付けられている。一方、
クラッチ２２のロータ２３の方は、先に述べたように他
方のプーリ２４に一体的に結合され、そのプーリ２４は
キー３３で駆動モータとしてのモータ３５の出力軸３５
ａに固定されて、ボールねじナット５に取付けられてい
るプーリ１１とタイミングベルト３６で連結されてい
る。The drive switching mechanism 15 includes a casing 13
Has a rotation transmission shaft 18 which is rotatably supported via bearings 16 and 17 and which is arranged parallel to the ball screw shaft 2, and one pulley 20 mounted on the rotation transmission shaft 18 and an electromagnetic brake. (Hereinafter referred to as brake) 21, electromagnetic clutch (hereinafter referred to as clutch) 22
And the other pulley 24 that is integrally rotatably connected to the rotor 23 of the clutch 22. The one pulley 20 is fixed to the rotation transmission shaft 18 via a key 25, and is connected to the pulley 12 attached to the ball spline nut 6 by a timing belt 26.
A brake wheel 27 of the brake 21 is fitted and fixed to the rotation transmission shaft 18, and a brake piece 28 that is separated from and in contact with the brake wheel 27 and a brake coil 29 for driving the brake piece 28 are attached to the casing 13. A clutch drive plate 31 driven by the clutch coil 30 is attached to the rotation transmission shaft 18 via a key 32 so as to be integrally rotatable. on the other hand,
The rotor 23 of the clutch 22 is integrally connected to the other pulley 24 as described above, and the pulley 24 is a key 33 which is used to output the output shaft 35 of the motor 35 as a drive motor.
The timing belt 36 is connected to the pulley 11 fixed to the ball screw nut 5 and attached to the ball screw nut 5.
【００１４】そのモータ３５は、ケーシング１３の外部
に図示しないボルト等の取付手段で着脱可能に取付けら
れている。上記駆動切換機構１５のブレーキ２１とクラ
ッチ２２とは、一方がオンのとき他方がオフとなるよう
に制御される。すなわち、クラッチ２２のロータ２３と
クラッチ駆動板３１とが連結しているときはブレーキ２
１のブレーキ輪２７とブレーキ片２８とが切り離されて
おり、逆に、クラッチ２２のロータ２３とクラッチ駆動
板３１とが切り離されているときはブレーキ２１のブレ
ーキ輪２７とブレーキ片２８とが連結されているよう
に、ブレーキコイル２９及びクラッチコイル３０への通
電が制御される。The motor 35 is detachably attached to the outside of the casing 13 by attaching means such as bolts (not shown). The brake 21 and the clutch 22 of the drive switching mechanism 15 are controlled so that when one is on, the other is off. That is, when the rotor 23 of the clutch 22 and the clutch drive plate 31 are connected, the brake 2
When the brake wheel 27 and the brake piece 28 of No. 1 are disconnected, and conversely, the rotor 23 of the clutch 22 and the clutch drive plate 31 are disconnected, the brake wheel 27 of the brake 21 and the brake piece 28 are connected. As described above, the energization of the brake coil 29 and the clutch coil 30 is controlled.
【００１５】モータ３５は、例えばサーボモータで、検
出器３８でモータ軸の位置・速度を検出してセミクロー
ズドループでフィードバック制御される。また、ボール
ねじナット５とボールスプラインナット６とのいずれか
一方の端面（各ナットに固定されたプーリの端面でも良
い）には、両ナット５，６の回転位相差を検出するべく
回転位置検出器４０を備えている。これは、モータ３５
のトルクをクラッチ・ブレーキ方式の駆動切換機構１５
を介してボールねじナット５，ボールスプラインナット
６に伝達する構成のため、外部からの衝撃荷重等が負荷
されるとブレーキ２１やクラッチ２２の連結面ですべり
を生じて、各ナット５，６の位相ずれが発生する可能性
があり、その場合に、回転位置検出器４０でクラッチ２
２を介して回転伝達されるボールスプラインナット６の
指令値に対する位相ずれを検出して、その検出情報を用
いてブレーキコイル２９やクラッチコイル３０への通電
を制御し補正動作させるためである。これに用いる回転
位置検出器４０としては、例えば光学式ロータリエンコ
ーダがあり、その場合インクリメンタル型，アブソリュ
ート型いずれでも使用できるが、インクリメンタル型の
場合は角度の変化量しか検出できないため、停電等で電
源が切れると絶対位置がわからなくなり電源投入後に機
械的な絶対位置検出用マークを別のセンサで探すなどの
手間が必要になる。従って、絶対位置を検出できるアブ
ソリュート型光学式ロータリエンコーダが好ましい。The motor 35 is, for example, a servo motor, and the detector 38 detects the position and speed of the motor shaft, and is feedback-controlled in a semi-closed loop. In addition, one of the end faces of the ball screw nut 5 and the ball spline nut 6 (which may be the end face of the pulley fixed to each nut) detects the rotational position in order to detect the rotational phase difference between the nuts 5 and 6. The container 40 is provided. This is the motor 35
The torque of the clutch / brake drive switching mechanism 15
Since it is transmitted to the ball screw nut 5 and the ball spline nut 6 via the, when an impact load from the outside is applied, a slip occurs on the coupling surface of the brake 21 and the clutch 22, and each nut 5, 6 There is a possibility that a phase shift occurs, and in that case, the rotational position detector 40 causes the clutch 2
This is to detect the phase shift with respect to the command value of the ball spline nut 6 that is rotationally transmitted via 2, and use the detection information to control the energization of the brake coil 29 and the clutch coil 30 to perform the correction operation. As the rotary position detector 40 used for this, there is, for example, an optical rotary encoder, and in that case, either an incremental type or an absolute type can be used. If it is cut off, the absolute position will not be known, and it will be necessary to search for a mechanical absolute position detection mark with another sensor after turning on the power. Therefore, an absolute type optical rotary encoder capable of detecting the absolute position is preferable.
【００１６】なお、図示のボールねじ軸２は、先端にロ
ボットハンド４２、後端にロータリジョイント４３を取
付けた場合を示している。また、ケーシング１３の前面
下部には、そのロボットハンド４２を検出してボールね
じ軸２の後退限を規制するリミッタ４４が、ケーシング
１３の後面には、前記ロータリジョイント４３を検出し
てボールねじ軸２の前進限を規制するリミッタ４５が、
それぞれ取付けられている。４６はメカニカルストッパ
である。In the illustrated ball screw shaft 2, the robot hand 42 is attached to the front end and the rotary joint 43 is attached to the rear end. A lower limiter 44 for detecting the robot hand 42 and restricting the backward movement limit of the ball screw shaft 2 is provided on the lower front surface of the casing 13, and a rotary joint 43 is provided on the rear surface of the casing 13 for detecting the ball screw shaft 2. The limiter 45 that regulates the forward limit of 2
Each is installed. 46 is a mechanical stopper.
【００１７】次に作用を述べる。上記のアクチュエータ
は、例えばケーシング１３を図外の工作機械やロボット
等の取付部に固定して装着される。クラッチ２２のロー
タ２３がクラッチ駆動板３１から切り離されたクラッチ
オフ、かつ、ブレーキ２１のブレーキ輪２７にブレーキ
片２８が圧接されたブレーキオンの状態でモータ３５を
駆動すると、モータ出力軸３５ａに直結されているプー
リ２４が回転し、タイミングベルト３６を介してプーリ
１１の伝達されてボールねじナット５が回転駆動され
る。一方、回転伝達軸１８は、クラッチ２２のオフによ
りモータ出力軸３５ａとは切り離され自由回転モードに
あるが、ブレーキ２１に拘束されて回転できない。この
ブレーキ力は回転伝達軸１８に固定されたプーリ２０、
タイミングベルト２６、プーリ１２を介して接続された
ボールスプラインナット６に伝達されてその回転を阻止
する。このようにボールスプラインナット６が非回転の
状態で、ボールねじナット５のみ回転駆動されると、ボ
ールねじ軸２はボールスプライン溝４に嵌合しているボ
ールスプラインナット６のボールに案内されて軸方向に
スラドし、モータ３５の回転方向に応じて前後進する。Next, the operation will be described. The above-mentioned actuator is mounted, for example, by fixing the casing 13 to a mounting portion such as a machine tool or a robot (not shown). When the motor 35 is driven in a state where the rotor 23 of the clutch 22 is disengaged from the clutch drive plate 31 and the brake wheel 27 of the brake 21 is in pressure contact with the brake piece 28, the motor 35 is directly connected to the motor output shaft 35a. The driven pulley 24 rotates, and the ball screw nut 5 is rotationally driven by transmission of the pulley 11 via the timing belt 36. On the other hand, the rotation transmitting shaft 18 is separated from the motor output shaft 35a by the disengagement of the clutch 22 and is in the free rotation mode, but it is restricted by the brake 21 and cannot rotate. This braking force is applied to the pulley 20 fixed to the rotation transmission shaft 18,
It is transmitted to the ball spline nut 6 connected through the timing belt 26 and the pulley 12 to prevent its rotation. Thus, when only the ball screw nut 5 is rotationally driven with the ball spline nut 6 in the non-rotating state, the ball screw shaft 2 is guided by the balls of the ball spline nut 6 fitted in the ball spline groove 4. It slid in the axial direction and moves forward and backward according to the rotation direction of the motor 35.
【００１８】これにたいして、クラッチ２２のロータ２
３とクラッチ駆動板３１とが連結されたクラッチオン、
ブレーキ２１のブレーキ輪２７とブレーキ片２８とは切
り離されたブレーキオフの状態でモータ３５を駆動する
と、モータ出力軸３５ａに直結されているプーリ２４が
回転し、タイミングベルト３６を介してプーリ１１の伝
達されてボールねじナット５が回転駆動される。また、
回転伝達軸１８は、クラッチ２２のオンによりモータ出
力軸３５ａと連結されて一体回転モードになり、しかも
ブレーキ２１に拘束されないから、モータ出力軸３５ａ
の回転は回転伝達軸１８、その回転伝達軸１８に固定さ
れたプーリ２０、タイミングベルト２６、プーリ１２を
介して接続されたボールスプラインナット６に伝達され
る。ボールねじナット５側のプーリ２４，１１の組の減
速比とボールスプラインナット６側のプーリ２０，１２
の組の減速比とは同一に設定してあるから、両ナット
５，６は正確に同期回転する。このように両ナット５，
６が共に回転すると、ボールねじ軸２はボールスプライ
ンナット６の回転方向に応じて正逆に回転駆動される。To this end, the rotor 2 of the clutch 22
3 and the clutch drive plate 31 are connected to the clutch on,
When the motor 35 is driven in a brake-off state in which the brake wheel 27 and the brake piece 28 of the brake 21 are separated, the pulley 24 directly connected to the motor output shaft 35 a rotates, and the pulley 11 of the pulley 11 passes through the timing belt 36. This is transmitted and the ball screw nut 5 is rotationally driven. Also,
The rotation transmission shaft 18 is connected to the motor output shaft 35a when the clutch 22 is turned on to enter the integrated rotation mode, and is not restrained by the brake 21.
Is transmitted to the ball transmission spline nut 6, which is connected via the rotation transmission shaft 18, the pulley 20 fixed to the rotation transmission shaft 18, the timing belt 26, and the pulley 12. Reduction ratio of a set of pulleys 24, 11 on the ball screw nut 5 side and pulleys 20, 12 on the ball spline nut 6 side
Since the reduction ratio of the pair is set to be the same, both nuts 5 and 6 rotate accurately in synchronization. In this way both nuts 5,
When 6 rotates together, the ball screw shaft 2 is rotationally driven in the forward and reverse directions according to the rotating direction of the ball spline nut 6.
【００１９】もし、外部からの衝撃荷重等が負荷され、
ブレーキ２１やクラッチ２２の連結面ですべりを生じる
と、ボールねじナット５，ボールスプラインナット６間
に回転の位相ずれが発生する可能性がある。その場合
は、回転位置検出器４０でボールスプラインナット６の
指令値に対する位相ずれを検出し、その検出信号に基づ
いてブレーキ２１やクラッチ２２の作動を制御してボー
ルスプラインナット６の指令値に対する位相差を補正す
る。これにより、前記位相差の累積によるボールねじ軸
２の位置精度誤差を防止し、アクチュエータの精度が確
保される。If an impact load from the outside is applied,
If slippage occurs on the coupling surface of the brake 21 and the clutch 22, there is a possibility that a rotational phase shift will occur between the ball screw nut 5 and the ball spline nut 6. In that case, the rotational position detector 40 detects the phase shift with respect to the command value of the ball spline nut 6, and controls the operation of the brake 21 and the clutch 22 based on the detection signal to control the position of the ball spline nut 6 with respect to the command value. Correct the phase difference. As a result, the positional accuracy error of the ball screw shaft 2 due to the accumulation of the phase difference is prevented, and the accuracy of the actuator is ensured.
【００２０】上記実施例によれば、モータ３５はケーシ
ング１３への取付けボルトを外せば、簡単に取り外すこ
とが可能であり、ボールねじ軸２からわざわざボールね
じナット５やボールスプラインナット６を取り外す必要
は全くないから、仕様変更，故障等の場合もモータ変更
が容易かつ迅速に行える。また、従来の各構成部品をボ
ールねじ軸２に直列に取付けたものに比し、アクチュエ
ータ本体部分の長さが遙かに短くでき、コンパクト，軽
量で取扱易い。According to the above-described embodiment, the motor 35 can be easily removed by removing the mounting bolt to the casing 13, and the ball screw nut 5 and the ball spline nut 6 need to be removed from the ball screw shaft 2. Since there is no such problem, the motor can be easily and quickly changed even if the specifications are changed or there is a failure. Further, the actuator main body can be much shorter in length than the conventional ones in which each component is attached to the ball screw shaft 2 in series, which is compact and lightweight and easy to handle.
【００２１】さらに、衝撃荷重等の影響を補正して高精
度を保証することができる。図４に他の実施例を示す。
この実施例は、回転検出器であるロータリエンコーダ４
０を、回転伝達軸１８の先端に取付けたものである。こ
の場合には、回転伝達軸１８の回転を回転検出器４０で
検出することによって、ボールスプラインナット６の回
転数が間接的に検出される。その検出値がパルスカウン
タ５０を経てコントローラ５１に送られて、予め設定さ
れている指令値と比較され、その結果に応じた信号がド
ライバ５２に送られて上記同様にボールスプラインナッ
ト６の指令値に対する位相差が補正される。Further, it is possible to guarantee the high accuracy by correcting the influence of the impact load and the like. FIG. 4 shows another embodiment.
In this embodiment, a rotary encoder 4 which is a rotation detector is used.
0 is attached to the tip of the rotation transmission shaft 18. In this case, the rotation detector 40 detects the rotation of the rotation transmission shaft 18 to indirectly detect the rotation speed of the ball spline nut 6. The detected value is sent to the controller 51 via the pulse counter 50, compared with a preset command value, and a signal corresponding to the result is sent to the driver 52 to send the command value of the ball spline nut 6 in the same manner as above. The phase difference with respect to is corrected.
【００２２】その他の構成・作用・効果は本質的に異な
る所はない。Other configurations, operations and effects are essentially the same.
【００２３】[0023]
【発明の効果】以上説明したように、この発明のアクチ
ュエータは、駆動モータ，クラッチ，ブレーキ等の駆動
動力源を駆動軸と並列に配置し、駆動軸に嵌合したボー
ルねじナット，ボールスプラインナットにそのモータ出
力をベルトを介して伝達させる構造であるから、駆動軸
からそれらのナットを取り外すことなく駆動モータの着
脱が簡単にできて、メインテナンスが容易になるという
効果がある。As described above, according to the actuator of the present invention, a driving power source such as a driving motor, a clutch and a brake is arranged in parallel with the driving shaft, and a ball screw nut and a ball spline nut fitted to the driving shaft. In addition, since the motor output is transmitted through the belt, the drive motor can be easily attached and detached without removing the nuts from the drive shaft, and maintenance is facilitated.
【００２４】また、アクチュエータ本体部分の長さが短
くなり、かつ重量も軽減されて取扱易いという効果が得
られる。さらに、スライドと回転の２自由度を有しなが
らも耐衝撃荷重性の高い高精度のアクチュエータが得ら
れるという効果がある。Further, the length of the actuator main body is shortened and the weight is reduced, so that it is easy to handle. Further, there is an effect that a highly accurate actuator having high impact load resistance can be obtained while having two degrees of freedom of slide and rotation.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図１】この発明の一実施例の要部を切り欠いて示す正
面図である。FIG. 1 is a front view showing a notched essential part of an embodiment of the present invention.
【図２】図１の下面図である。FIG. 2 is a bottom view of FIG.
【図３】図１の左側面図である（但し、ロボットハンド
を取付けないもの）。FIG. 3 is a left side view of FIG. 1 (however, a robot hand is not attached).
【図４】この発明の他の実施例の要部を切り欠いて示す
正面図である。FIG. 4 is a front view showing a notched main part of another embodiment of the present invention.
２ 駆動軸（ボールねじ軸） ３ ボールねじ溝 ４ ボールスプライン溝 ５ ボールねじナット ６ ボールスプラインナット ７ ベアリング ８ ベアリング １１ プーリ １２ プーリ １８ 回転伝達軸 ２０ プーリ ２１ ブレーキ ２２ クラッチ ２４ プーリ ２６ ベルト ３５ 駆動モータ（モータ） ３５ａ （モータの）出力軸 ３６ ベルト ４０ 回転位置検出器 2 Drive shaft (ball screw shaft) 3 Ball screw groove 4 Ball spline groove 5 Ball screw nut 6 Ball spline nut 7 Bearing 8 Bearing 11 Pulley 12 Pulley 18 Rotation transmission shaft 20 Pulley 21 Brake 22 Clutch 24 Pulley 26 Belt 35 Drive motor ( Motor) 35a (motor) output shaft 36 belt 40 rotational position detector
Claims (1)
有する駆動軸にボールねじナットとボールスプラインナ
ットとがボールを介して螺着され、それら両ナットはベ
アリングを介して回転可能にハウジングに支持されると
ともに駆動モータに連結されている、スライドと回転の
２自由度を有するアクチュエータにおいて、 前記駆動モータを前記駆動軸と並列に配設するととも
に、前記ボールねじナットは前記駆動モータの出力軸に
直結したプーリにベルトを介して連結し、前記ボールス
プラインナットは前記駆動モータの出力軸にクラッチと
ブレーキを介して連結した回転伝達軸のプーリにベルト
を介して連結し、ボールねじナット側の減速比とボール
スプラインナット側の減速比とを同一に設定するととも
に、前記ボールねじナットとボールスプラインナットの
回転を検出する回転位置検出器をいずれか一方のナット
または前記回転伝達軸に取付けたことを特徴とするアク
チュエータ。1. A ball screw nut and a ball spline nut are screwed via balls to a drive shaft having a ball screw groove and a ball spline groove, and both nuts are rotatably supported by a housing via bearings. An actuator having two degrees of freedom of slide and rotation connected to the drive motor, the drive motor is disposed in parallel with the drive shaft, and the ball screw nut is directly connected to the output shaft of the drive motor. Connected to the pulley via a belt, and the ball spline nut is connected via a belt to the pulley of the rotation transmission shaft connected to the output shaft of the drive motor via a clutch and a brake. And the reduction ratio on the side of the ball spline nut are set to the same, and the ball screw nut and Actuator, characterized in that attached to either the nut or the rotation transmitting shaft rotational position detector for detecting the rotation of Le spline nut.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP91692A JPH05180299A (en) | 1992-01-07 | 1992-01-07 | Actuator |
| US07/995,709 US5327795A (en) | 1992-01-07 | 1992-12-23 | Ball screw apparatus |
| DE4300254A DE4300254A1 (en) | 1992-01-07 | 1993-01-07 | Ball-screw device for robotic machine tool - performs synchronous rotation of ball-screw and ball-wedge nuts driving shaft when clutch is engaged |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP91692A JPH05180299A (en) | 1992-01-07 | 1992-01-07 | Actuator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05180299A true JPH05180299A (en) | 1993-07-20 |
Family
ID=11487012
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP91692A Pending JPH05180299A (en) | 1992-01-07 | 1992-01-07 | Actuator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05180299A (en) |
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1992
- 1992-01-07 JP JP91692A patent/JPH05180299A/en active Pending
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